Регистрация


Рубрики


Ссылка на сайт:
Формирование дельта легированного p-слоя в природных и CVD кристаллах алмаза при термообработках в водороде

 

Формирование дельта легированного p-слоя в природных и CVD кристаллах алмаза при термообработках в водороде

А.А. Алтухов1, Ю.В. Гуляев2, К.Н. Зяблюк1, Н.Х. Талипов2, Г.В. Чучева2

1ООО ПТЦ “УралАлмазИнвест”, ул. Ивана Франко, 4, Москва, 121108, Россия

2ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, пл. ак. Введенского, 1, Фрязино Московской обл., 141190, Россия

тел: +7-926-246-53-96, эл. почта: niyazt@yandex.ru

Алмаз является перспективным материалом для создания СВЧ транзисторов, поскольку он обладает самой максимальной подвижностью дырок (3800 см2×В-1×с-1 в изотопически чистом алмазе) и максимальными дрейфовыми скоростями насыщения носителей заряда. Для формирования поверхностных дельта легированных каналов MISFET и MESFET транзисторов используется, как правило, обработка в СВЧ водородной плазме при Т=600-800 0С. Хотя для транзисторов с обработанной в плазме водорода поверхности получены хорошие ВЧ-параметры, недостатком этих приборов является нестабильность легированной водородом поверхности, особенно при повышенной температуре. Целью настоящей работы являлось разработка метода создания дельта легированного p-слоя в кристаллах алмаза при высокотемпературных обработках в потоке атомарно чистого водорода и исследование его параметров и термической стабильности.

В экспериментах использовались природные кристаллы алмаза 2а типа и искусственные кристаллы алмаза, выращенные методом CVD, размером 4×4 мм. Концентрация азота в природном алмазе составляла (0,5-1)×1018 см-3, в CVD алмазе - (0,6-1)×1017 см-3. Удельное сопротивление нелегированных кристаллов имело величину в интервале 1013-1014 Ом×см. Поверхность обоих типов кристаллов алмаза механически полировалась. Шероховатость обработанной поверхности, измеренная на сканирующем зондовом микроскопе фирмы “NT-MTD” и профилометре “Dektak-8”, составляла 0,5-2 нм, что является достаточным для формирования поверхностного дельта легированного p-слоя. Кристаллы алмаза подвергались термообработке в кварцевой трубе в потоке осушенного, атомарно чистого водорода при Т=700-1000 0С в течение 30 мин. Изохронные отжиги обработанных в водороде образцов проводились в атмосфере аргона при Т=300-500 0С в течение 1 часа. Холловские измерения осуществлялись при комнатной температуре методом Ван дер Пау в магнитном поле с индукцией B=0,6 Тл.

Было установлено, что термообработка в водороде в интервале температур Т= 800-1000 0С приводит к формированию дельта легированного p-слоя в обоих типах алмаза со слоевым сопротивлением Rs=10-30 кОм/. Отжиг при T=700 0С создает сильно шумящий проводящий слой c Rs > 100 кОм/. В природном алмазе слоевая концентрация дырок имела значение ps=(2-3)×1013 см-2 и их подвижность µp=14-21 см2×В-1×с-1. В CVD алмазе были достигнуты значения ps=1,5×1012 см-2 и µp=200 см2×В-1×с-1, что соответствует лучшим параметрам, полученным при обработке в ВЧ плазме водорода [1]. Исследования термической стабильности p-слоя показали, что оптимальным является отжиг в аргоне при температуре T=300-400 0С, при этом возрастает подвижность дырок и уменьшается их слоевая концентрация. Результаты работы могут применяться в технологии создания СВЧ транзисторов на CVD кристаллах алмаза.

Литература

[1] B.Rezek, H. Watanabe, C.E. Nebel, Appl. Phys. Lett. 88, 042110 (2006).



Пожаловаться

Материал из рубрики: Мои статьи
5
рейтинг рассчитывается на оценке от 1 до 5

Мои другие материалы